【摘 要】
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双核茂金属配合物由于双金属活性的共存可高效促进多电子氧化还原反应而成为有机金属化学的热点研究领域之一。本论文在密度泛函M06-L/DZP计算水平下,对环戊二烯基双核金属乙炔类配合物[Cp2M2CH≡CH(M=Ni,Co,Fe)、单取代Cp2Ni2CH≡CR和双取代Cp2Ni2CR≡CR(R=CF3,CH3)]、杂镍环戊二烯基双核铁羰基配合物(CpNiC4H4)2Fe2(CO)n(n=4,3,2)以
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双核茂金属配合物由于双金属活性的共存可高效促进多电子氧化还原反应而成为有机金属化学的热点研究领域之一。本论文在密度泛函M06-L/DZP计算水平下,对环戊二烯基双核金属乙炔类配合物[Cp2M2CH≡CH(M=Ni,Co,Fe)、单取代Cp2Ni2CH≡CR和双取代Cp2Ni2CR≡CR(R=CF3,CH3)]、杂镍环戊二烯基双核铁羰基配合物(CpNiC4H4)2Fe2(CO)n(n=4,3,2)以及杂镍芴基双核铁羰基配合物(CpNiC12H8)2Fe2(CO)n(n=4,3,2)在不同自旋多重度下共轴和垂直两种构型的可能结构进行了系统理论研究。在环戊二烯基双核金属乙炔配合物Cp2M2CH≡CH(M=Ni,Co,Fe)体系中,计算得到的三个体系中的垂直构型能量都明显高出其共轴结构。各自能量最低共轴结构分别为单重态的Ni-Sig1,三重态的Co-T1和五重态的Fe-Q1。其中Cp2Co2CH≡CH体系的单重态Co-Sig2能量仅高于Co-T1 4.9 kcal/mol;Cp2Fe2CH≡CH的七重态Fe-Sep2和三重态Fe-T3与Fe-Q1能量较为接近,仅高出Fe-Q1 0.1~3.1 kcal/mol,都具有实验上的合成可能。对单取代Cp2Ni2CH≡CR和双取代Cp2Ni2CR≡CR(R=CF3,CH3)体系的乙炔取代基效应研究发现,乙炔的单取代和双取代对于体系的几何构型和结构的相对稳定性影响较小。在杂镍环戊二烯基双核铁羰基配合物(CpNiC4H4)2Fe2(CO)n(n=4,3,2)体系中,各自能量最低共轴结构分别为单重态的Cp4S-1,三重态的Cp3T-1和五重态的Cp2Q-1。其中饱和(CpNiC4H4)2Fe2(CO)4中反式Cp4S-1和顺式Cp4S-2能量十分接近,仅相差0.8kcal/mol;不饱和(CpNiC4H4)2Fe2(CO)3中三桥连羰基的单重态Cp3S-2仅比Cp3T-1高出3.1 kcal/mol,这些结构皆具有实验合成可能性。在不饱和(CpNiC4H4)2Fe2(CO)2中,三重态垂直结构Cp2T-3能量高于Cp2Q-1 9.5 kcal/mol,表明共轴结构具备明显的稳定优势。在杂镍芴基双核铁羰基配合物(CpNiC12H8)2Fe2(CO)n(n=4,3,2)体系中,饱和(CpNiC12H8)2Fe2(CO)4共轴的单重态顺式Fl4S-2比反式Fl4S-1高出1.6 kcal/mol;不饱和(CpNiC12H8)2Fe2(CO)3中,共轴三桥连羰基的三重态Fl3T-2也仅比双桥连羰基的三重态Fl3T-1能量高出1.1 kcal/mol。相对于(CpNiC4H4)2Fe2(CO)2中共轴结构的稳定优势,在不饱和(CpNiC12H8)2Fe2(CO)2中,垂直结构的三重态Fl2T-2与共轴结构的五重态Fl2Q-1具备显著的共存可能,两者仅相差0.2 kcal/mol,这主要得益于杂镍芴基更强的共轭提供?电子能力,使其有助于垂直结构的稳定。本论文NBO分析得到的Wiberg bond indices(WBI)值给予金属-金属键级的判断提供了一个更为可靠的理论依据。
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